（森林工程专业论文）山区公路选线优化设计模型的研究.pdf

独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是在指导教师的指导r ，通过我的努力 取得的成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中己作了答谢 的地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的成果。与我一同对本研究做出贡献的 同志，都在论文中作了明确的说明并表示了谢意，如被查有侵犯他人知识产权的行为， 由本人承担廊有的责任。 学位c 毕业，论文作者亲笔虢谚心，抒 吼硒5 r 哆 论文使用授权的说明 本人完全了解福建农林人学有关保留、使州学位( 毕业) 论文的规定，即学校有 权送交论文的复印件，允许论文被布阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容， 可以采_ l = j 影印或其他复制手段保存论文。 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名 保密，在年历解密可适用本授权l5 。口 不保密，本论文属丁不保密。 愧n ，栅 指导老师亲笔签名： 乖刍毛荦 日期：川正哆 日期：珧乃 福建农林人学删i 学位论史 摘要 山区的公路建设项目，是一项涉及面j 一，影响冈素多，政策性和技术性很强的关 键j 。作，由于+ 程难度人，投资巨人，影响深远，冈此在路线方案选定时，麻慎之义 慎，从政治、经济、l ? 科、社会等各方面综合考虑。公路选线设计方案优选是复杂的 目标决策问题，它涉及的众多冈素中，既有定量指标，义有定性指标。选定合理的路 线，可以使筑路费州与使埘质量得到止确的统一，并达到行车安全、经济舒适及构造 物稳定耐久且易养护的目的，可以促进人民生活改善和国比经济的发展。目前的优选 方案是单纯依靠专家对每个各选方案的各分项指标进行打分，然后汇总各各选方案总 分，从而选择山最佳的路线。这种选线方式有很人缺| 5 f ；：一方面它过分依赖专家的经 验，由专家评定，侧重丁直观的线形比较，线形的好与坏土要凭借定线人的土观判 断与经验，这样就很难排除主观偏见的影响，参与分析和评价的人员组成不同，考虑 的角度不同，往往得出不同的结论，无法保证最优方案选择的止确性：另一方面掩盖 了由多冈素组成系统的复杂性，不能充分反映山实际情况，冈而，很雉保证决策的正 确性、科学性。 本文通过对山区公路中的沿溪线，越岭线，山脊线的选线基本方法和理论的分析， 总结归纳山目前山区公路选线中存在的问题，并就问题提山初步的解决措施。同时， 文章还对影响选线的多种冈素进行分析，井概括山在山区公路选线应遵循的一些原则。 由丁山区公路选线，地形复杂，山高坡陡选线优化时要考虑的问题复杂多变， 冈此本文从整体出发，从路线的起点到终点，着眼丁整个过程的优化，对不同的目 标提山不同的方法，根据山区选线的具体情况，概括和提出了六种适用的模型。利用 方案网络图平方案枚举的方法确定备选方案组，同时采h j 单目标和多日标并举的方法， 综合考虑剑目标效应值、方案可行条f l ： l i 方案网络幽的有效描述，确立优化模型。对 模弛的求解问题，本文采州模糊数学法、动态规划法、最优跆方法、整数规划法等多 种方法进行深入的研究。本文对山区公路优选模型的研究，为公路选线更优化的自动 化过程提供了理论依据，同时也对山区公路选线的实践具有现实的指导意义。 关键词：山区公路，选线，优化，方案网络幽，目标，综台评价 中幽分类号： u 4 1 2 3 2文献标识码：a 福建农林人学f l ! i ! i 。学位论文 a b s t r a c t t h er e l a t i o nt oc o n s t r u c tar o a di nm o u n t a i na r e ai sv a s ta n dt h ee f f e c te l e m e n to fi ti s m u c hi ti sak e yw o r kt h a th a sap o w e r f u lp o l i c ya n dt e c h n i q u es i n c et h ed i f f i c u l t ya n dt h e i n v e s t m e n to ft h ep r o j e c ti sg r e a t l y a tt h es a m et i m et h ee f f e c ti s f a r - r e a c h i n g ，w h e n c h o o s i n gt h ep r o j e c to fi t ，p e o p l es h o u l db ec a u t i o u sa st h e yc a na n dt h e ym u s tt a k ep o l i t i c s ， e c o n o m y , p r o j e c ta n d t h ei n f e c t i o ni nt h ec o m m u n i t yi n t oa c c o u n tt oc h o o s et h eb e s tp r o j e c t i nt h ed e c i s i o no fc h o o s i n gaw a yi nc o n s t r u c t i n gar o a di sac o m p l e xd e c i s i o n m a k i n g p r o b l e mo fm a n yt a r g e t s t h e r ea r ef i xq u a n t i f yt a r g e t si nt h en u m e r o u se l e m e n t st h a ti t r e l a t e st o ，b u tt h e r ea r eq u a l i t a t i v et a r g e t si nt h e m i fc h o o s i n gar a t i o n a l w a y , i tm a y a c c u r a t e l yu n i t et h ee x p e n s eo fb u i l d i n gt h er o a da n dq u a l i t yi nu s e ，m o r e o v e ri tc a no b t a i n s a f ed r i v i n g ，e c o n o m y , c o m f o r t ，s t a b i l i z a t i o no fs t r u c t u r ea n di tc a nb ee a s i l ym a i n t a i n i t a l s oc a ni m p r o v ep e o p l e sl i f ea n dt h ed e v e l o p m e n to fn a t i o n a le c o n o m ya tp r e s e n t ，t h eb e s t p r o j e c t i nc h o o s i n gaw a yo n l yd e p e n d ss p e c i a l i s tt o c a r r yo nm a r k i n gt oe v e r yo n e a l t e r n a t i v ep r o j e c t ，a n dt h e nc o l l e c ta l lt h em a k i n g s t h e r e b yt h eo p t i m u mw a yi sc o m eo u t f r o mt h e m t h e r ea r es o m ev e r yg r e a tf a u l t si nt h ek i n do f m o d e so f c h o o s i n ga w a y ：o nt h e o n eh a n d ，i te x c e s s i v e l yd e p e n d so nt h ee x p e r i e n c eo fs p e c i a l i s t s ，e v a l u a t e db ys p e c i a l i s t s t h e yl a ys p e c i a le m p h a s i so nc o m p a r i n gt h ew a y s t h eg o o do rb a do ft h ew a y sm o s t l ya r e s u b j e c t i v e l yj u d g e db yt h es p e c i a l i s t s ，s oi ti sv e r yh a r dt or e m o v et h ee f f e c t sa b o u tt h et h e i r s u b j e c t i v eb i a s t h ed i f f e r e n tp e o p l ei nt h ea n a l y s i sa n de v a l u a t i o nh a v ed i f f e r e n tp o i n t so f v i e wa b o u tt h ec h o o s i n gw a y s ，s ot h e yu s u a l l yd r a wt h ed i f f e r e n c ec o n c l u s i o n sa n dt h e y c a n tg u a r a n t e et h er i g h to ft h eb e s tp r o j e c t o nt h eo t h e rh a n d ，t h ek i n d o ft h em o d e s c o n c e a l e dt h ec o m p l e x i t i e so fs y s t e m ，a n di tc a n tr e f l e c tt h ea c t u a ls i t u a t i o n a sar e s u l t ，i t c a n n o tm a k es u r et h a tt h es t r a t e g i cd e c i s i o ni sr i g h ta n ds c i e n t i f i c t h es t u d ya n a l y z et h em e a n sa b o u tc h o o s i n gw a y si nt h em o u n t a i na r e aa l o n gt h es m a l l s t r e a ms t r i n g ，o v e rm o u n t a i ns t r i n ga n dr i d g es t r i n g ，a n dt h e ns u mu pt h ep r o b l e m sa b o u t c h o o s i n gw a y si nm o u n t a i na r e a i tp u tf o r w a r dt h ep r e l i m i n a r ym e a s u r et ot h ep r o b l e m a t t h es a m et i m e ，t h e s t u d ys u mu po u ts o m ef u n d a m e n t a lr u l e sa b o u tc h o o s i n gw a y si nt h e m o u n t a i na r e af r o ma n a l y z i n gs o m ek i n d so f f a c t o r sa b o u tt h ei n f e c t i o ni nc h o o s i n gw a y s a tp r e s e n t ，i nt h ec o u r s eo fc h o o s i n gt h ew a y si nm o u n t a i na r e a ，b e c a u s et e r r a i ni s c o m p l e xa n dt h em o u n t a i n sa r eh i g h ，s ot h ep r o b l e m sa r ec o m p l i c a t e d l yc h a n g e a b l et ot h e p e r s o n sw h oa r ec h o o s i n gaw a yi nt h em o u n t a i n h o w e v e r , t h es t u d yb r i n gf o r w a r ds o m e d i f f e r e n ts e t t l e m e n t st ot h ed i f f e r e n tt a r g e t sf r o mi m p l e m e n t i n gt h eo p t i m i z a t i o ni nt h ee n t i r e p r o c e s st h a ta r ef r o mt h es t a r t i n gp o i n to ft h er o a dt ot e r m i n a lp o i n to fi t s b a s eo nt h e 镉建农林人学颂l 学位论文 s i t u a t i o na b o u tc h o o s i n gw a y si nt h em o u n t a i na r e a , i ts u m m e du po ra d v a n c e ds i xk i n d so f o p t i m i z a t i o n sm e t h o dt h ea r t i c l ee s t a b l i s h e da l t e r n a t i v eb yu s i n gn e t w o r kc h a r to fp r o j e c t s a n dp r o j e c te n u m e r a t i o n t h e ni t a d o p t e dt h em e t h o do fc o l l i g a t i n go d dt a r g e t sa n dm a n y t a r g e t s i tt o o kt h ee f f e c to ft a r g e t s ，t h ec o n d i t i o no ft h ep r o j e c ta n dt h en e t w o r kc h a r ti n t o a c c o u n t ，a n dt h e ne s t a b l i s h e dt h em o d e lo fo p t i m i z a t i o nf o rs e e k i n gam e t h o dt os o l v et h e m o d e l ，i ti m r o d u c e db l u rm a t hm e t h o d ，d y n a m i cp r o g r a m m i n gm e t h o d ，t h ew a yo f o p t i m i z a t i o na n di n t e g e rp r o g r a m m i n gm e t h o de t c t h es t u d yo ft h em o d e lo fo p t i m i z a t i o n i nc h o o s i n gw a y si nt h em o u n t a i n o u sa r e ao f f e r e dt h et h e o r yf o ra u t o i m m u n i z a t i o ni n c h o o s i n gw a y s i ta l s oh a dt h ei n s t r u c t i o n a lm e a n i n gf o rt h ep r a c t i c eo fc h o o s i n gw a y si nt h e m o t m t a i n o u sa r e a k e yw o r d s ：t h er o a d i n m o u n t a i n ， s y n t h e t i c a l l ye v a l u a t e c l cn u m b e r ：u 4 1 2 、3 2 c h o o s i n gw a y s ，o p t i m i z e ，p r o j e c tn e t w o r k ，t a r g e t ， 3 d o e u m e n tc o d e ：a 福建农林大学硕。f 擘位论文 1 综述 1l 山区公路选线技术的发展现状与趋势 _ 占代公路交通虽然是以通行马车为主，但很早就注意到选线的重要性。早在我国 周朝( 公元前1 0 6 6 - 公元前7 7 0 年) ，就有“周道如抵，其直如矢”的记载，说明当时 道路既要求平坦，叉要求线形顺直。这可算得是世界上最甲提出的平直线形设计原则； 到秦朝( 公元前2 2 1 公元前2 0 7 年) ，“为盟道丁大f ，东穷燕齐，南极吴楚，江湖之 上，滨海之观毕至”。说明那时就开始注意道路网的建设，可算得是世界上最早的国道 网建设；汉代继续扩大修筑道路的范围，特别是开辟了“丝绸z 路”和“蜀身毒道”2 条国际大道。这2 条道路除了政治、经济上有重要的意义外，在选线上也是当时举世 卓杰、并令后人感叹不已的伟大：1 ：程。它们都长达数干公里，穿过地形险恶、地质复 杂、气候恶劣和人烟稀少的地区，在当时没有小比例尺地图条件f ，不仅在路线总方 向上控制得相当准确、而且在利川有利地形、避开不利地形地质条件方面也做得十分 出色；隋唐以屙，大量绎道的建设，为近代公路选线提供了近捷简易的走向。 古代选线十分重视采取短直的走向和以直线为主的线形。占代筑路选线还十分重 视台理利_ 日；地形、绕选不利地形地质地段。到1 9 世纪末，汽车问世，路线设计进入了 一个新的阶段。由，汽午速度快对路线安全的要求更高了，丁是，路线设计出现了 以汽车运动学与力学平衡原则的基本理论。由此而规定出各种等级公路选线所必须遵 循的设计下速、视距、最小平曲线半径、最大纵波和超高等技术指标。但是这个阶段 的线形几何方面，是人昔依靠实地定线、川十石方平衡原则和最低造价做出在曲率和 纵坡上能符合标准的适_ = | j 的道路。到了2 0 世纪5 0 年代随着汽车数量增加，以及政 治、经济利军事等方面的原因，高速公路应运而生。由丁：汽车速度大幅度上升，交通 量急剧增睦，驾驶者动态知识的增加，特别是交通事故次数增多，这就突出地要求道 路线形设计麻当在最少事故r ，用合理的造价提供最大的服务能力。人们开始认识到： 一条完善的道路，不仅要安全、适_ 1 4 j 、经济，还要注意美学。选线设计要注意路容优 美，环境协调，乘客悦目，驾驶者视觉诱导清晰。从此，选线设计除应当遵循汽下动 力学平衡原则外，还应考虑车辆行驶的安全舒适、驾驶者视觉心理反应、引导到驶者 的视线、保持线形的连续性、注意与周围环境相协凋。这就进一步丰富和完善了现代 公路选线设计的理论平方法。 新中国成立后，我国的公路事业经历了国比经济恢复时期( 1 9 4 9 1 9 5 2 ) 、第1 个 5 年计划时期( 1 9 5 3 1 9 5 7 ) 、“人跃进”和国【t 经济调整时期( 1 9 5 8 1 9 6 6 ) 、1 0 年文革 福锉农林人学碳卜学位论文 时期( 1 9 6 6 - - 1 9 7 6 ) 、社会主义新经济建设起步时期( 1 9 7 7 】9 8 3 ) 、开始向现代化迈进 的新时期( 1 9 8 4 - 1 9 9 9 ) 等6 个阶段的发展，已经初步形成了四通八达的公路网络，对 新形势r 的公路选线技术提出了更高的要求。中国公路发展里群数最，见表1 。 表i 中国公路发展里程数量 t a b l e1t h e a m o u n to f r o a dd e v e l o pi nc h i n a 公路受到地形、地质、水文利气候各种闪素的制约，在公路高迷发展的今天，道 路选线仍然不能忽视这些因素。随着生产实践和科学研究的知识累积，人们逐步掌握 了如何利用有利地形、克服不良地质和水文条件，并把各种自然条件f 的选线方法同 远景交通鼙、路线使f l j 性质以及程投资之间建立起一个合适的关系。公路的各种等 级平各种使_ | 1 性质的道路，在这方面积累了十分丰富的经验。 随着科技发展的今大，山区公路选线的思路应该要先进，选线的技术也要实现现 代化。 1 、着力提高选线的的效率、质量和水平，实现技术创新 为适应公路建设的需要t 特别是“五纵七横”国道土干线系统高等级公路建设的需 要，在山区，也席该着力提高公路设计的效率、质量和水平，坚持技术创新使我国公 路基础设施建设保持高速发展的势头。 2 、实现山区公路g p s 、航测遥感和公路c a d 集成技术 g p s 、航测遥感和公路c a d 集成技术的研究，可以实现公路勘察殴计的白动化、 可视化币l 集成化，形成以面向对象的r 榉数据库为核心，采_ | 微机网络环境和通川开 放的软硬件平台，以高新技术为主体的野外勘察、内业数据处理雨ic a d 设计一体化的 集成技术，大大减少外业i ：作簧，使r 作效率提高2 3 倍：可以人人提高选线设计的 质耸和效率。冈此，在山区也要建立由航测殴各、计算机( 包括绘削机、数字化仪等 外部设备) 和专川软什包形成的绢合选线系统，使之能从数据采集、建立数字地形模 s 福建农林人学硕l + 学位论文 型、优化技术，进行全套计算机计算、绘图和报表的j ：作。高新技术的发展进一步推 动了c a d 技术的现代化，在数据采集上，全站仪、电子手簿、现场绘图屏幕( p e n m p f o l w i n d o w ) 的新发展，以及g p s 全站仪的出现，都为通过g i s ，g p s 平c a d 使数据采 集、设计绘幽、方案优化等一体化创造了条件，不久的将来将开发智能化的道路路线 c a d 系统，完善共享的道路交通专用的g i s 和t 程数据库，建立全自动的道路选线技 术 t - 6 1 。 1 2 山区公路选线的一般方法 选线工作包括从路线方案选择、路线布局，到具体定山线位的全过程。是一个研 究调查的范围由火到小，工作的深度由粗到细的过程。 1 2 1 山区公路选线的影响因素 山区公路选线是一个涉及面广，影响因素多的勘察i 。作，除自然冈素外，还有公 路的使用性质、交通鼍的要求，行车速度及沿线城镇发展规划等。在选线优化设计中 都应该有所考虑。 ( 1 ) 公路使h j 任务和性质【7 1 公路是为各种运输需要服务的，具有政治、经济、文化和国防上的意义。公路的 使_ | j 任务和性质，直接反映它在交通运输网中的地位和作用，表明它的技术完善程度 以及它能满足的行车种类、车速和运量的要求。它对路线的基本走向、中间主要控制 点和公路设计技术标准都起决定性的作用。 ( 2 ) 交通始【8 9 】 交通耸对山区公路的等级确定有重要的影响。 ( 3 ) 计算行下速度”。2 】 行下速度是衡耸公路使州质鼙的一种尺度。一条公路的评价取决丁客货运输方面 是否便利和经济，而这些方面是和运行的速度和l 安全直接有_ 戈的。列驶员采_ l i j 的速度 除和他本身操作技能以及平汽车的性能有关外，还取决丁公路及其路侧的外部特性、 气候、交通量和规定的速度限制。在正常大气、交通耸不大，公路的外部特性基本上 决定驾驶员采圳的速度。计算行车速度不仅是公路没计的依据，也是开放交通时实际 行驶速度和限制速度的基础。 ( 4 ) 地形 6 福建农林人学颂i 学位论史 地形对公路选线、线形设计和道路类犁的确定有着密切的关系。山区地形的特点 是短距离内标高相著很大，坡陡流急，地势错综复杂，在这种地形地区的路线，弯多 坡陡，起伏频繁，十t i 方和防护i 释簟人。地质和气候条件也比较复杂，路基的稳定 性和行车安全都受到很火的影响。 ( 5 ) 地质 在山区选线中，由于地形复杂，可能会遇到滑坡、岩堆、泥石流等特殊不良地质 地区。这些j ：稃地质和水文地质条刊，是决定路线是否稳定、安全、经济、合理的重 要网素特别在不良地区、路线方案年桥隧方案的确定，都是取决丁地质条什的。 ( 6 ) 社会环境【1 “5 】 社会是宏观的动态环境，公路选线对社会环境的影响主要是对地区社会经济发展 带来的影响。如对社区、居民生活质量、房屋拆迁、基础设施、资源利用、景观环境 等所产生的影响。冈此，在选线时必须对所经地区的十地资源、农田水利设施、房屋 建筑、行政区划、人文景观的现状及其发展规划等冈素进行调查，在收集有关社会环 境的资料的基础上，经综合分析论证，确定路线线位。 ( 7 ) 生态环境1 “7 】 生态环境涉及面j i ，内粹丰富，公路选线对其影响土耍在于所选定的路线，在施 l ：期间和营运划对野生动植物及其栖息地的影响；水十流失汽车排放物对沿线农业 土壤与农作物，沿线水系等的影响。 ( 8 ) 设计车辆 在确定公路的路幅组成、弯道加宽、交义口设计、纵坡、视距等时，都与车辆外 廓尺寸及性能有关，它是公路j l 何线形设计的一个重要控制冈素。设计车辆就是一种 选定的机动车，在公路选线中，是制定各项公路设计指标以保证车辆安全和顺利通行 的依据。 ( 9 ) 沿线建设规划 公路选线要与沿线地方的各项建设规划密切配合，如城市建设的发展规划、r 业 建设的布局、港口乖站的交通联络、农田水利建殴规划等，使所设计的路线，在社会 主义建设中发挥它在交通运输中的作_ 【_ 。 1 2 2 选线原则 近代公路主要是提供高速汽车行驶，选线时必须考虑汽下行驶的安全、效率、经 济和舒适等方面的要求，尽可能满足和发挥汽下运输的特点。过去在公路技术标准中 7 福建农林大学坝i 二学位论文 规定的各种几何构造标准作为选线的依据，主要是保证汽车在运动学和力学方面的最 人安全性和舒适性以及i 科造价上的经济性。随着汽车交通质量的e 跃发展，对路线 改计的要求就越来越高了。近年来世界各国家对司机的视觉心理、乘客的舒适感觉、 以及道路和周丽环境景观的协调等因素都要求在线形设计中加以考虑，使公路成为高 度安全的、舒适的、线形和景观优美的建筑物，把上述这些因素都结合起来考虑，可 以说，选线设计不但要求具有严密的科学性，而且要求具有高度的艺术性。从这一观 点出发，对现代道路的选线设计戍该需要考虑到吼 ( 1 ) 路线必须满足道路使埘任务平j | 生质的要求； ( 2 ) 路线符合汽车行驶力学的安全性和舒适性； ( 3 ) 线形适合司机的视觉和心理反应； ( 4 ) 路线适应地形，使：程费用节省、运输经济； ( 5 ) 选线注意嘲掣地质，保证路基稳定，构造物坚同可靠： ( 6 ) 道路与周同景观相协调。 上述的原则对山区公路并不是都能满足和应当做到的。在山区公路设计中，要从路线 在道路网中所处的地位山发，考虑远景发展交通量，结合使用任务和性质、予以结合 分析平| i 决定。 公路选线是在公路规划路线起终点之间选择一条技术上可行、经济上合理、义能 符合使用要求的公路中心线的_ 作。它面对的是一个十分复杂的自然环境和社会经济 条件，需要综台考虑多方面的因素。冈此选线必须要由粗到细，由轮廓到具体，逐步 深入，分阶段分步骤地加以分析比较，才能定出最合理的路线来。公路选线应该遵循 如t n 原则i 】w ： ( 1 ) 在公路设计阶段，应运川各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在 多方论证、比选的基础上。选定最优的路线方案。 ( 2 ) 路线设计应在保证行下安全、舒适、迅速的前提r ，做到1 ：程鼙小、造价低、 营运费_ i j 省、效益好、并有利丁施l ：的养护。在l ：程耸增加不人时，麻尽龄采用较高 的技术标准。不要轻易采心极限指标，也不虑不顾1 稃人小，片面追求高指标。 ( 3 ) 选线麻注意同农田基本建设相配台，做到少占农田，并应尽茸不占高产田， 经济作物田或穿过经济园( 如橡胶林、茶林、果园等) 等。 ( 4 ) 通过名胜、风景、古迹地区的道路，麻注意保护原有白然状态。其人工i 构造 物虑与周闸环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。 ( 5 ) 选线时鹿对l ：程地质和水文地质进行深入勘测调奇，卉消它们对道路f ：程的 8 福建农林大学硕 。学位论文 影响。对严重不良地质路段，如滑坡、崩塌、泥钉流、岩溶、泥沼等地段和沙漠、多 年冻十等特殊地区，廊慎重对待，一般情况r 应设法绕避。当必须穿过时，廊选择合 适位置，缩小穿越范罔，并采取必要的i 。程措施。 ( 6 ) 选线应重视环境保护，注意由_ 丁道路修筑，汽车运营所产生影响和i 污染，如 路线对自然景观与资源可能产生的影响：l ! i 地、拆迁房屋所带来的影响：路线对城镇 布局、行政区划、农业耕作区、水利排灌体系等现有设施造成分割引起的影响；噪音 对居民以及汽下尾气对火气、水源、农田所造成的污染及影响。 公路选线的原则复杂，一般要切合当地公路建设及地理环境的发展现状，冈地制 宜、经济台理、迅速安全、美观宏伟。根据适当的原则选择山区公路建设的等级标准， 尽量提高公路的等级，降低公路建设费_ i _ j ，少采用极限标准。 1 2 3 路线布局 根据批准的l 一程可行性研究报告及设计任务 s 所明确的公路等级和路线基本走向 ( 路线的起点终点，和中间主要控制点) ，结合铁路、航运、空运、管道的布局承i 城 镇一i ：矿企业、资源状况，以及水文、气象、地质、地形等自然条制：，由面到带，从 所有可能的路线方案中，通过调查、分析、比选，确定晟优路线方案，对全线总体布 局作出设计。其过程要点为1 1 9 】： ( 1 ) 根据地形特征，确定地形类别和计算行车速度。 ( 2 ) 路线起终点除必须符合路网规划要求外，对起、终点前后一定长度范围内的 线形必须作出接线方案和近期实施的具体设计； ( 3 ) 合理划定设计路段艮度，恰当选择不同设计路段的衔接地点，处理好衔接处 前后一定匠度范嗣内的线形设计； ( 4 ) 根据交通量及运行需要确定车道数； ( 5 ) 调商沿线主要城镇规划，确定同其连接的方式、地点； ( 6 ) 调商沿线交通、 十会、自然条件，确定互通式立体交义位置及同连接道的连 接方式： ( 7 ) 根据公路的功能，确定交通安全设施、管理设施、服务设施等的布局与位置： ( 8 ) 对收费公路廊在论证的基础上确定收费制式： ( 9 ) 戍综合考虑且通式立体交义、服务区、停车区、桥梁、隧道等的位置和间距。 以保证交通远行安全所需要的虽小距离： ( 1 0 ) 拟分期修建的j ：利，必须在按总体规划的技术标准做出设计之基础上，制 9 福建农林人学硕l 学位论义 定分期修建方案并作出分期实施的设计。 通过视察确定路线的基本走向，即按起、终点和主要控制点结合自然条件确定路 线的基本走向。 1 2 , 4 路线方案的选择 路线方案是通过许多方案的比较淘汰而确定的。指定的两个据点之间的自然情况 越复杂、距离越艮，可能的比较方案越多，需要淘汰的方案就越多。淘汰的方法，不 可能每条路线都通过实地勘察进行，所以要尽可能收集资料，先在室内进行研究筛选， 然后就最佳的、而且优劣难辨的有限方案进行视卉平踏勘。 ( 1 ) 收集与路线方案有关的规划、计划、统计资料及各种比例尺的地形幽、地质 图、水文、地质、气象等资料； ( 2 ) 根据确定了的路线总方向和公路等级，先在比例尺( 1 ：5 0 0 0 0 或l ：i o o o o o ) 的地形幽上，结合搜集的资料，初步研究各种可能的路线走向。研究重点应放_ 1 笙地形、 地质、地物复杂、外界干扰多、牵涉面大的段落： ( 3 ) 按室内初步研究提出的方案进行实地视查，连同野外视查中发现的新方案， 都必须坚持跑到、看到、调查到，不遗漏一个可能的方案。 ( 4 ) 整理汇总视商成果t 编写视查报告，为上级编制或补充修改计划任务1 5 提供 依据。 在山区公路选线过程中，由于地形条件特殊，山高谷深，坡陡流急，地形复杂； 但山脉水系清晰，这就给山区选线指明方向：不是顺山沿水，就是横越山岭。由于各 种线形所处的部位不同，地形特征、地质条件决定选线过稃中要解决的问题不一样。 ( 一) 沿溪线 山区河流，谷底一般不宽，两岸阶地较窄，谷坡时缓时陡，间或为浅滩和悬崖峭 肇。河流多具有弯曲的特点。河谷地质复杂，常有滑坡、岩堆、泥f i 流等病害存在。 山区河流，平时流量不人一口遇到暴雨山洪爆发，洪流常夹带泥沙、砾i i 、树木 等急流卜泄，冲刷河岸，毁坏田同，危害较人。上述白然条什给选线r 作带米一些凼 难，但沿溪线的平、纵线形是较蚶，而且有利丁分布在溪流两岸的居吣特点及i 。农业 生产服务，有丰富的砾石、z 降 以及充足的水源，可供施i ：、养护使_ ；j 。 沿溪线的路线选线主要解决的问题有：路线选抒走河流的哪一岸；线位放在什么 高度平在什么地点跨河。 1 、河岸选择 0 福建农林人学倾j 学位论文 ( 1 ) 路线府根据地形、地质条件选择在地形宽坦，有阶地可利_ e f ；，支沟少、较小， 水文及地质条件良好的一岸； ( 2 ) 在积雪和冰凉地区，尽可能选扦阳坡和迎风的一岸，以减少积雪等各种病害： ( 3 ) 一般路线应尽可能选择村镇较多、人口较密的一岸。 2 、路线高度 根据两岸的地形、地质条件以及水流情况，结合路线等级标准和：群经济来选定， 最好选择地质、水文条件好，不受洪水影响的平整阶地上。 3 、桥位选择 当路线由丁地形、地质原因需要换岸布线时，桥何的选择要有利于改善桥头线形， 减少桥梁f = 程。跨越主河要考虑桥位本身水文、地质条件，要注意桥头路线的舒顺， 处理盯桥位与路线的关系。跨越支流要根据路线等级平| 桥位的地质、地形条f ：，经过 技术经济比较确定，选择从支流口直跨还是绕进支沟上游跨越。 4 、开阔河谷 这种河谷谷底地形简单、平缓，河岸与山城之间有较宽的阶地，多为农田。常见 有三种选线方法。 ( 1 ) 沿河岸 沿河岸坡度均匀平缓，线形好，临河一侧受洪水威胁，须做防护_ ：程。 ( 2 ) 靠山脚 靠山脚路线略有增长，纵面会有起伏，可以不 或少，i 良田。 ( 3 ) 直穿田间 直穿田间线形标准高，但l i 良田多，在稻田地区，路基不稳，有时还需要换十。 5 、河道弯曲、较狭窄的河谷 这种河谷一般凹岸陡峭，而凸岸多有一定宽度的浅滩，有时有突出的山咀，间或 出现迂同的深切河曲。这种地形一般的选线方法有两种一是沿河岸白然地形、绕山 咀、河弯布线；一是取直路线，遇河弯，则两次跨河或故移河道，遇山咀，采州隧道 或深路堑通过。 6 、陡崖峭壁河段 路线通过陡崖峭蹙时，选线方式为绕避和穿过两种方案。 ( 1 ) 绕避 绕避的方法有两种，一是翻上峡谷陡崖顶部选择有利地带通过：一是另找越岭路 线。 1 1 福建农林大学钡卜学位论文 ( 2 ) 直穿峡谷 当河床较宽，水流不深，压缩部分河床不致丁引起洪水位抬高过多时候，可以与 河争路，侵z 。z 部分河床；当两岸峭鼙逼近，河床很窄，不能容纳并行的河与路时，可 以便开年i 擘通过。 7 、河床纵坡陡峻的河段 急流、跌水河段线位高山谷底很多t 可以利用急流、跌水f 游之沟或平缓山坡展 线，尽快降低线位，避免走陡峭的山腰线。 ( _ 二) 越岭线 越岭线需要克服很人的高著，路线的& 度和平面位置主要取决丁路线纵坡的安排， 在选线时必须以路线纵断面为主导。在具体选线中要解决垭e l 选择，过岭标高选择以 及垭口两侧路线展线的拟定。 l 、垭口的选择 ( 1 ) 垭口位置的选择 垭口位置应尽量选择在高菱较小，展线降坡后能与山r 控制点直接衔接而无需延 长线。 ( 2 ) 垭口标高的选择 垭口海拔高低及其与山一f 控制点的高差，直接影响着路线长短、工程蟹大小和运 营条件，所以一般选择标高较低的垭口。 ( 3 ) 垭口展线条件选择 选抒垭口必须结合山坡展线条, f l ，麻综合考虑地质较蚶，地形平缓，有利丁展线 降坡的山坡。 ( 4 ) 垭口地质条件的选择 垭口地质构造薄弱，常有不良地质存在，应尽量避免选择断层破碎带型及断层陷 落型垭口：注意到岩层产状币i 水的影响，可以选抒软弱层刑、构造型和松软十侵蚀型 的垭口。 2 、过岭标高的选择 路线过岭，一般采川路堑和隧道通过，过岭标高的高低，决定着路堑乖i 隧道的深 度，艮度和i ：程餐的人小。所以过岭杯高廊结合路线等级、地形、地质以及两侧展线 方案、过岭方式等冈素经过技术经济比较分析确定。当过岭地段山坡平缓，展线容易， 垭e l 宽而厚时，可以采州浅挖低填的方式过岭：当垭口比较瘦削时，采州深挖垭口的 方式过岭；当垭口瘦弱，并且垭口的挖深人丁2 0 米以上时，采_ l 隧道方式过岭。 福建收林人学颂l 学位论文 3 、垭口两侧路线的展线 越岭线利用有利地形、地质，避开不良地形、地质，是通过合理调整坡度和设置 同头线米实现的。首先进行j “泛调卉周围地形利地质情况注意利州有利的地形、地 质，拟订路线可能的大致走法，利用试坡进一步落实初步拟订的路线走法的可能性， 发现和加密中间控制点，拟订路线布局；通过分析、落实控制点，最终决定路线布局； 利用自然展线、同头展线、螺旋展线等方式，抓住地形特点，冈地制宜综合考虑采用 山谷展线、山脊展线和山坡展线的形式。 ( 三) 山脊线 山脊线一般具有士t i 方l 释小，水文和地质情况好，桥涵构造物少等优点，选择 山脊线麻考虑分水岭的方向不能偏离路线总方向过远；分水岭平面不能过丁：迂同曲折， 纵断面上各垭口间的高莘不能过丁悬殊：控制垭口间山坡的地址情况要好，地形不过 丁陡峭零乱；上r 山脊的引线必须要有合适的地形可以利埘。 山脊线的走向基本沿分水岭而行，选线时应解决控制垭口的选定问题，在控制垭 口间，决定路线走分水岭的哪一侧，决定路线的具体布设( 包括选择中间控制点) 。 l 、控制垭口的选择 选择控制垭口必须联系分水岭两侧的布线条什，在侧坡选择和试坡布线的过程中， 对初步选定的控制点加以取舍、修正、落实。肖分水岭方向顺直，起伏不火时，可以 将其中的垭口暂设置为控制点。 2 、侧坡的选择 侧坡是山脊线的主要布线地带，要选择布线条什较好。坡面整齐、横坡平缓、地 质情况盎_ = 、无支脉横隔的向刚坡，以取得平、纵线形好、l ：科昔小 l i 路基稳定的效果。 3 、试坡布线 在两控制点间布线应力求距离短捷，坡度平缓。常见的布线方式有= 种。 ( 1 ) 控制垭口间的平均坡度不超过规定 当两控制垭口中间地形、地质方面没有太人障僻应以均匀坡度沿侧坡布线；当 控制垭口间平均坡度较缓，其间有障错或难点l 样时，戍加设中间控制点，调整坡度 来避让，中间控制点和各垭口之间仍咀均匀坡度布线。 ( 2 ) 控制垭口间有支脉横隔 路线穿越支脉时，在支脉上选抒合适垭口作为中间控制点，使得路线不过丁迂绕， 台理挖深后两翼路线坡度不超过规定，使得路线能以在较好的地形、地质带通过。 ( 3 ) 控制垭口间平均坡度超过规定 i3 福建农林大学顺f 。学位论文 当控制垭口间平均坡度超过规定时，应根据地形、地质条件，采用填挖、早桥、隧 道等m 鼙措施来提高低垭口，降低高垭口；也可以利_ j 侧坡、山脊有利地形设置同头 展线和螺旋展线。 1 2 5 具体定线 定线是按照已定的技术标准，在选线布局阶段选定的“路线带”范嗣! x j ，结合细 部地形、地质条件，综合考虑平、纵、横三面的合理安排，确定并通过实地定山道路 中线的实际位置。公路定线受到地形、地质以及地物等有形物和技术标准、国家政策、 社会影响、美学以及其他阕素的制约，所以它不仅要解决工程、经济方面的问题，而 且考虑到如何使公路与环境相配合，以及公路本身线形的美观等问题。 山区地带，地形复杂，横坡陡峭，定线应该利用有利地形，避开艰巨i 程、不良 地质地段或地物，必须解决好路线纵坡问题。 l 、纸上定线 ( 1 ) 在大比例尺地形图上，仔细研究选线布局阶段选定的主要控制点间的地形、 地质情况，选择有利地形如平缓、顺直的山坡，开阔的侧沟，利丁同头的地点等，拟 订路线可能的走法，定出导向线。 ( 2 ) 参照导向线定平面试线，注明平曲线半径，鼙出地形变化特征点桩号及地面 标高，绘制纵断面图t 参考地面线设计理想纵坡，量各桩号的概略设计标高，连接在 平面试线各桩的横断方向上与概略设计标高相麻的点，定出修正导向线。 ( 3 ) 在修止导向线上找出最经济的或起控制作川的最佳路基中线位置及其可以活 动的范围，连接这些晟佳1 ： 7 ：置点，形成_ 二次修止导向线。 ( 4 ) 分析研究二次导向线上备特征点的性质和可活动范围的基础上，反复试线。 ( 5 ) 餐出路线穿过每一等高线处的桩号及高程，绘制路线地面线的纵断面线。 纸上定线是一个反复试验的过稗，在某限度内，试线越多定出的线也就越好。 直至剑无论采取什么措施都不能显著仃省f 。程戏增进美感时，即可认为纸上定线r 作 完成。 2 、实地放线 根据测譬控制点和纸上定线计算成果，根据地形条什，采_ l j 适当的方法( 极坐标 法、拨角法、支距法、直接定交点法等) 将纸上定好的路线敷改到地面上供详细测 鼙年l l 施1 之刚。 1 4 福建农林人学硕l 学位论文 3 、直接定线 在山区地带的直接定线，也是按照纸上定线的原则，直接剑现场，从纵坡入手， 来选定山一条合适的路线。 ( 1 ) 在选线布局定r 的主要控制点之间，沿拟定方向用试坡方法粗定出沿线应穿 避的一系列中问控制点，拟定路线轮廓方案： ( 2 ) 按照技术标准要求，结合地形条件选择适当坡度，定山各个坡度点，将其连 接起来形成导向线 ( 3 ) 根据路基设计要求在各坡度点的横断方向上选定最合适的中线位置，做上 标志，将这些位置点连接起来，形成修正导向线。 ( 4 ) 从平面线型要求着眼，尽可能多地靠近或穿过导向线上的特征点，裁弯取直， 使平、纵、横二面恰当结合，穿出与地形相适廊的若干直线，延伸这些直线，定出交 点，形成路线导线。